有机颜料

以前
以后

DPP二酮基吡咯并吡咯
有机颜料
沈永嘉 华东理工大学精细化工研究所
1、有机颜料的定义和现状
2、有机颜料与染料的异同
3、有机颜料的分类
有机颜料的定义
•色彩鲜艳，能赋予被着色物（底物）坚牢的色泽 •不溶于水、有机溶剂或应用介质 •在应用介质中易于均匀分散而且在整个分散过程 中不受应用介质的物理和化学影响，保留它们自身 固有的晶体构造
N N N
N Cu N N
N
N
2-9
2.2 喹吖啶酮颜料 化学结构是四氢喹啉二吖啶酮，习惯上称为喹吖啶酮。 尽管喹吖啶酮颜料的分子量比酞菁颜料小得多，但它们像后者 一样具有很高的耐晒牢度和耐气候牢度，因它们的色谱主要是 红紫色，所以在商业上，常称其为酞菁红。主要用于调制高档 工业漆，非常适宜用作轿车的原始面漆和修补漆，也适宜用作 户外宣传广告漆。酞菁红(C.I.颜料紫19)：
NO2 Cl N N 2-1 COCH3 CH CONH Cl
1.2双偶氮颜料 指颜料分子中含有两个偶氮基的颜料 在颜料分子中导入两个偶氮基一般有两种方法， a）以二元芳胺的重氮盐（如3,3’-二氯联苯胺）与 偶合组分 (如乙酰乙酰苯胺及其衍生物或吡唑啉酮及 其衍生物)偶合； b）以一元芳胺的重氮盐与二元芳胺（如双乙酰乙酰 苯胺及其衍生物或双吡唑啉酮及其衍生物）偶合。 如：联苯胺黄
按颜料分子的发色体分类 偶氮类颜料 颜料分子中含有偶氮基的颜料 非偶氮类颜料 颜料分子中不含有偶氮基的颜料。
1 偶氮类颜料 在这类颜料中，可根据颜料分子中所含有的偶氮 基数目，或是重氮组分及偶合组分的结构特征进一 步分类： 1.1单偶氮黄色和橙色颜料 指颜料分子中只含有一个偶氮基而且它们的色谱为 黄色和橙色，组成这类颜料的偶合组分主要为乙酰 乙酰苯胺及其衍生物和吡唑啉酮及其衍生物。如： 汉沙黄10G
O Br
Br O
2.6 二噁嗪颜料 该类颜料的母体为三苯二噁嗪： 最典型的品种是永固紫 RL （ C.I. 颜料紫 23 ）。该颜料 几乎耐所有的有机溶剂，所以在许多应用介质中都可使 用且各项牢度都很好。该颜料的基本色调为红光紫，通 过特殊的颜料化处理也可得到色光较蓝的品种。它的着 色力在几乎所有的应用介质中都特别高。
1.6苯并咪唑酮颜料
苯并咪唑酮颜料得名其分子所含的5-酰氨基苯并咪唑酮基团
H N
：
O C HN
O N H
苯并咪唑酮类有机颜料是一类高性能有机颜料，尽管在化学分类上属于偶氮颜料， 但是它们的应用性能和各项牢度却是其他偶氮颜料不能相提并论的。苯并咪唑酮 类颜料的色泽非常坚牢，适用于大多数工业部门。由于价格 /性能比的原因，它 们主要被应用于高档的场合，例如：轿车原始面漆和修补漆、高层建筑的外墙涂 料以及高档塑料制品等。典型的品种有永固黄S3G（C.I.颜料黄154）：
NO2 H3C N N HO
1.4色酚AS系列颜料 指颜料分子中以色酚AS及其衍生物为偶合组分的颜料。需要 指出的是，以色酚 AS 及其衍生物为偶合组分的颜料既有单偶 氮的，也有双偶氮的，习惯上将那些双偶氮的归类为偶氮缩合 颜料。它们的耐晒牢度、耐溶剂性能和耐迁移性能一般，主要 用于印刷油墨和油漆。典型的品种有永固红 FR（ C.I. 颜料红 2 ）：

形形式式的有机颜料
颜色与情感 蓝色让人感觉安祥 绿色产生冷静的效果 灰色与蓝色使人去除烦恼 红色搅动生命，刺激人的胃口与大脑 黄色提供温暖与快乐 桔色让我们感受动力，这就是为何快餐店使 用桔色装璜

颜色深深地吸引我们的一个视觉感受
颜色除了作为标识、表示时尚外,它 还可作为一个主题，这个主题也许 是个图表、也许是个原料，也许是 个语言，颜色能将主题的「意义」 展示出来
CH3 O N CH3 O O N O CH3 CH3
O
N
N
N
N
O
2.4 硫靛系颜料 硫靛本身在工业上无多大价值，但它的氯代或甲基化 的衍生物作为颜料使用较有价值。这类颜料具有很高 的耐晒牢度、耐气候牢度和耐热稳定性能，色谱主要 是红色和紫色，常用于汽车漆和高档塑料制品。由于 它们对人体的毒性较小，故又可作为食用色素使用。 典型的品种有Cosmetic Pink RC 01，C.I.颜料红181 ：
表1 全球有机颜料在2007年的总产量
产地 DIC（含SUN Chem） CIBA Clariant BASF 中国 总计 数量（万吨） 4.2 3.5 3.0 2.5 18.7 30 百分比(%) 14 11.7 10 0.8 63.5 100
表2 有机颜料的应用领域及比例
应用领域 印刷油墨 涂料 塑料 化妆品、纺织品等 总计
OH N O N H O N N O N H HO N O Ni
2
2 非偶氮类颜料 指多环类或稠环类颜料。这类颜料一般为高级颜 料具有很高的各项应用牢度，主要用于高品位的场
合除了酞菁类颜料外，它们的制百度文库工艺相当复杂，
生产成本也很高。
2.1酞菁颜料 酞菁本身是一个大环化合物，不含有金属元素。作为颜料使 用的酞菁类化合物主要是铜酞菁 (CuPc)及其卤代衍生物，尽管 铜酞菁是一个金属络合物，但一般不将其纳入金属络合颜料类 别。此外，还有钴酞菁及铁酞菁，但它们的用量极小。酞菁颜 料的色谱主要是蓝色和绿色，它们具有很高的各项应用牢度， 适合在各种场合使用。酞菁蓝B（C.I.颜料蓝15）：
使用方法
染料：在使用过程中一般先溶于使用介质，即使 是分散染料或还原染料，在染色时也经历 了一个从晶体状态先溶于水成为分子状态 后再上染到纤维上的过程。因此，染料自 身的颜色并不代表它在织物上的颜色 颜料：在使用过程中，由于不溶于使用介质，所 以始终以原来的晶体状态存在。因此，颜 料自身的颜色就代表了它在底物中的颜色
2.5.1蒽并嘧啶类颜料 典型的品种有C.I.颜料黄108：
N N CO NH O O O
2.5.2 阴丹酮颜料 典型的品种有C.I.颜料蓝60：
O H
O
N N H O
O
2.5.3 芘蒽酮颜料 典型的品种有C.I.颜料橙40：
O
O
2.5.4 二苯并芘二酮颜料 典型的品种有C.I.颜料红168：
数量（吨） 201000 48000 30000 21000 300000
比例（%） 67 16 10 7 100
有机颜料和染料的异同
•传统用途 •亲和力
•使用方法
•晶体状态
传统用途
染料：对纺织品进行染色 颜料：对非纺织品（如：油墨、油漆、涂料、塑 料、橡胶等）进行着色
亲和力
染料：对纺织品有亲和力（或称直接性），可以 被纤维分子吸附 颜料：固着对所有的着色对象均无亲和力，主要 靠树脂、粘合剂等其他成膜物质与着色对 象结合在一起
CH3 S Cl O O S CH3 Cl
2.5蒽醌颜料 蒽醌颜料是指分子中含有蒽醌构造或以蒽醌 为起始原料的一类颜料，它们也是一类较为 古老的化合物，最初被用作还原染料。它们 的色泽非常坚牢，色谱范围很广，但是生产 工艺非常复杂，以致生产成本很高。由于价 格 / 性能比的因素，并非所有的蒽醌类还原染 料都可被用作有机颜料。根据它们的结构， 可再将其划分为以下四个小类别。
Cl N CH3 Cl HNCO O N O CH3 H3C O N O CONH N CH3 Cl Cl NH A HN
CH3
A=
Cl
1.8 金属络合颜料 由偶氮类（或氮甲川类）化合物与过渡金属组成的络合物。 在与金属离子络合之前，这类偶氮（或氮甲川）化合物的颜色 较为鲜艳，一旦与金属离子络合，生成的金属络合颜料色光要 暗得多。络合的优点在于赋予偶氮类化合物及氮甲川类化合物 很高的耐晒牢度和耐气候牢度。现有的此类颜料所用的过渡金 属主要是镍，钴、铜和铁，它们的色谱大多是黄色、橙色和绿 色，主要用于需要较高耐晒牢度和耐气候牢度的汽车漆和其他 涂料。典型的品种有C.I.颜料黄150：
H N O 2-10 O N H
2.3 苝系和苉酮系颜料 苝系颜料衍生于 3,4,9,10- 苝四甲酸，苉酮系颜料衍 生于1,4,5,8-萘四甲酸：
HOOC HOOC COOH COOH
HOOC HOOC
COOH COOH
这两个酸的酐化学性质较为活泼，易于与伯胺反应。与一元 伯胺作用生成酰亚胺类化合物，与邻苯二胺作用则生成咪唑 类化合物。这两类颜料都具有很高的耐晒牢度、耐气候牢度 和耐热稳定性能。色谱主要是橙色、红色和紫色，常用于需 要较高牢度的场合，如用于汽车金属漆、高档塑料制品以及 合成纤维原液的着色。典型的品种有 PV坚牢大红 B（ C.I. 颜 料红149）和Hostaperm金橙GR（C.I.颜料橙43）：
Cl N N HO CONH
2-4
1.5 偶氮色淀类颜料 这类颜料的前体是水溶性的染料，分子中含有磺酸 基和羧酸基，经与沉淀剂作用生成水不溶性颜料。色 谱主要为黄色和红色，它们的耐晒牢度、耐溶剂性能 和耐迁移性能一般，主要用于印刷油墨。典型的品种 有金光红C（C.I.颜料红53:1）：
SO3M Cl H3C 2-5 N N HO
O N N CH3 H N O 2-6
CF3
H N O N H
1.7 偶氮缩合颜料 这类颜料的分子结构看起来就象普通的双偶氮颜料， 但它们是由两个含羧酸基团的单偶氮颜料通过一个二 元芳胺缩合形成的。此类颜料的生产工艺较为复杂， 色谱主要为黄色和红色，它们的耐晒牢度、耐溶剂性 能和耐迁移性能非常好，主要用于塑料和合成纤维的 原液着色。典型的品种有固美脱黄3G（C.I.颜料黄 93）：
第2次作业情况
变化 1)与第1次相比,查阅英文文献的多了 能够自觉地查阅外文文献这个举动本身就是一 个进步 但是要注意自己的查阅方法和方式,有的学生给 出了1896年的文献,能看到原文吗? 2)团队做作业的多了 不知道是一起做的,还是-----
学习有机颜料要掌握的要点
• 1) 水不溶、应用介质不溶的固体粉末 • 2）粒径处于纳米和微米之间 • 3）分子的颜色不等于固体的颜色，颜料颗粒 本身非常漂亮 • 4）生产过程中不仅仅是化学反应，还涉及到 固体物理、表面物理 • 5）国人的生产技术还较落后
N O 2-20 O N
C2H5 N O N Cl 2-21 Cl N O N C2H5
2.7 异吲哚啉酮系颜料和异吲哚啉系颜料 异吲哚啉酮和异吲哚啉有机颜料分子的结构通式如 下： 当X1=H，X3 =O时，称作异吲哚啉酮； 当X1，X3 = H时，称作异吲哚啉。
X3 NH X1 2-22
异吲哚啉酮和异吲哚啉类颜料的生产工艺较为复杂， 它们的色谱大多是黄色，具有很高的耐晒牢度和耐气候 牢度，主要用于高档的塑料和涂料。典型的品种有 IRGAZIN黄2RLY（C.I.颜料黄110）和CROMOPHTAL 黄 2RF（C.I.颜料黄139）：
•耐晒、耐气候、耐热、耐酸碱和耐有机溶剂
有机颜料的现状
我国(仅指大陆地区)有机颜料的生产自1950年代初开 始，1960年代曾有过较大的发展。随着外资企业的进 入以及我国对外开放程度的加大，有机颜料的产量有 较大的发展。从1989年-1999年的10年间，我国有机颜 料的生产增长迅速，产量从不到10000吨/年，增加到 50000吨/年，增长400%。2007年的产量超过18万吨， 约占全球产量的2/3。在发达国家中，生产颜料的一般 都为大型的跨国公司，几个颜料生产巨头为：日本 DIC公司（包括美国SUN Chemical）， 瑞士CIBA公 司和 Clariant公司，德国 BASF公司。2007年全球的 有机颜料总产量约为30万吨，各个大公司的产量见表。
晶体状态
染料：晶体状态不那么重要，或者说染料自身的 晶体状态与它的染色行为关系不密切 颜料：晶体状态对颜料而言十分重要
有机颜料的分类
•按色谱分类：黄、橙、 红、紫 、棕、蓝、绿色颜料等 •按颜料的功能性分类：普通颜料、荧光颜料、珠光颜料、 变色颜料等 •按应用对象分类：油漆和涂料专用颜料，油墨专用颜料， 塑料和橡胶专用颜料，化妆品专用颜料等 •按颜料分子的发色体分类：偶氮类颜料和非偶氮类颜料
COCH3 CH N HNOC 2-2 N Cl Cl N N COCH3 CH CONH
1.3 -萘酚类颜料 此类颜料也属于单偶氮颜料，只是它们以-萘酚为 偶合组分且色谱主要为橙色和红色,为将其与黄色、 橙色的单偶氮颜料相区分，故将其归类为-萘酚系列 颜料。它们的耐晒牢度、耐溶剂性能和耐迁移性能都 较理想，但是不耐碱。如：甲苯胺红（C.I.颜料红3）：